[01124272]用于高能激光器光束畸变校正的水冷单压电变形镜研究

大功率激光器广泛应用于光通信、材料加工、激光核聚变等领域。随着激光器功率增加,热透镜效应导致激光器的输出功率和光束质量大幅下降。此外,激光器谐振腔加工误差、晶体不均匀等也会造成光束质量下降。激光束波前畸变是一种动态的像差,传统光学设计所无法克服。变形镜可以在激光器的腔内和腔外对激光器的像差进行校正,提高激光器的性能。然而高能激光器的激光能量非常高,即使变形镜镜面镀有99.9%的高反射膜,0.1%的吸收率也会使变形镜温度升高产生热变形,降低校正性能,甚至由于镜面温度过高而导致器件损坏。研究具有高热损伤阈值的适用于高能激光器的变形镜有着重要的科学意义和应用价值,也是变形镜研究的一个难点问题。 本项目针对高能激光应用场合热效应导致变形镜变形降低校正性能甚至损坏器件的问题,研制新型水冷单压电变形镜,对设计与制备过程中的关键技术开展研究,主要完成研究内容：1)对水冷单压电变形镜进行电-机械耦合建模,预测变形镜镜面在电压下的变形响应,对厚度、尺寸、电极设计等进行优化;2)建立水冷变形镜的热影响模型,定量分析变形镜在强激光照射下的热影响以及水冷却性能;3)制备高性能水冷单压电变形镜,原型样机具备较好的重构能力,重构前9项Zernike像差的残余误差小于3.2%。热仿真分析结果显示变形镜可以在10 kW级别的高能激光照射下正常工作,研制的变形镜具备在高能激光系统中应用的潜力。 本项目研制的水冷变形镜将可实现对高能激光器的光束畸变进行有效校正,有望提高工业固体激光器的品质,具有良好的经济效益和社会效益。